水泥粉磨之研磨体篇

1、水泥粉磨之研磨体篇1、 研磨体的种类与材质研磨体的任务就是把喂入磨内的块状物料击碎并磨成细粉。刚进入磨内的物料颗粒尺寸在20 mm左右，要把它们磨成0.08 mm以下的细粉（筛余一般不能超过15%），差距也较大。研磨体不得不使出浑身解数，拿出强硬的手段，对刚喂入的大块物料（粗磨仓内）以猛烈的冲击为主，研磨为辅，捣碎它们。这期间也免不了研磨体之间的相互碰撞。磨机运转时的强烈声音，主要来自粗磨仓。随着物料粒度的减小，将往下一仓流动，研磨体的态度也“温和起来”，转向以研磨为主，声音逐渐减弱，磨细后送出磨外，不同种类和规格的研磨体用在不同的磨仓中。 钢球： 球磨机中使用最广泛的一种研磨体，在粉磨过程中

2、与物料发生点接触，对物料的冲击力大，主要用于双仓开路磨的第一仓（进料端，也是粗磨仓）、双仓闭路磨的两个仓（粗、细磨仓），管磨机的第一、第二仓。钢球直径在15125mm之间,根据粉磨工艺要求,粗磨仓一般选用50110mm、细磨仓选用2050mm中的各种规格的钢球。球磨机性能参数见下表。钢球直径mm质量/个钢球（kg）钢球个数/吨（个）质量/球体积（kg/m3）表面积/个钢球(cm2）表面积/吨钢球(cm2/t）150.014714287.06950.493200.0333030312.56638.03250.0641562519.6330.67300111900948502825400.2633

3、80247605019500.514194647087815.2600.8891125466011312.7701.410709464015411.0802.10747446202019.5902.99433445902548.51004.11524345603147.61105.4781833806.95 钢段： 磨机的细磨仓中，对物料主要是研磨，钢(铁)段可以取代钢球，它的外形为短圆柱形或截圆锥形,与物料发生线接触,研磨作用强,但冲击力小,用于细磨仓是比较合适的。常用的规格有15 20 mm、18 22 mm、20 25mm、25 30 mm等各种规格。 钢棒： 钢棒是湿法磨常用的一种研磨

4、体，直径4090mm，棒长要比磨仓的长度短50100 mm 。例如2.413 mm是法棒球磨，第一仓的有效长度为2.75 mm，使用棒的规格为602565 mm、652565 mm和702565 mm.不论是哪一种类的研磨体，对它的材质都有很高的要求：要具有较高的耐磨性和耐冲击性。其材质的好坏，影响到粉磨效率及磨机的运转率。要求材质坚硬、耐磨又不易破裂。国外普遍采用合金耐磨球。如高铬铸铁是一种含铬量高的合金白口铸铁，其特点是耐磨、耐热、耐腐蚀，并具有相当的韧性。低铬铸铁含有的铬元素较少，韧性较高铬铸铁差，但有良好的耐磨性，用作小球、铁段及细磨仓的衬板是适宜的。 研磨体填充率与填充高度的关系 对

5、于球磨机来讲，研磨体的作用是将喂入磨内的块状物料进行冲击粉碎、研磨，使之成为合格细粉而完成粉磨作业。它们在磨机在运转中不停的与物料，衬板、隔仓板、及“自家兄弟”发生着“武装冲突”，碰撞、摩擦使它们逐渐的消瘦了，有的甚至“肢体残缺”了。这就需要我们定期补充一些的研磨体，而且每个一定时间对那些“肢体残缺”的两半球或碎球，要到彻底清仓时把它们清理出“研磨体队伍中”，重新将几种不同尺寸的研磨体按照一定的比例装进磨机的各个仓内。往磨机各仓加入的研磨体的量叫装载量，通常以吨来计量。它的填充容积（总的研磨体体积+孔隙）占磨机有效容积的百分数，我们叫它研磨体的填充率。它与填充表面（至磨顶）高度有一种数学关系。

6、 式中：-磨机研磨体的填充率，以小数或百分是表示；-研磨体的填充表面对磨机中心的圆心角；-磨机中心对研磨体研磨体填充表面的距离，（m）；-磨机有效内经，（m）；-磨机研磨体填充表面高度，（m）。 各种尺寸研磨体的堆积密度 单个研磨体或钢段的密度是7.8t/m3，成堆的各种不同等径的研磨体堆在一起，研磨体和研磨体之间的孔隙混合在一起的密度，称为研磨体的堆积密度或容积密度（t/m3），它比真实密度要小得多了。各种尺寸研磨体的堆积密度研磨体种类堆积密度t/m3研磨体种类堆积密度t/m3研磨体种类堆积密度t/m3钢球30mm4.85904.58606.56404.761004.56756.51504.

7、701504.521006.50604.66钢棒25mm6.85钢段4.44.6704.62406.70卵石球1.41.7804.60506.63有了研磨体填充率和堆积密度，磨机（或磨仓）的有效容积，我们就可以算出研磨体的装载量了： 式中：-研磨体的装载量，t；-磨机（或磨仓）的有效容积，m3；-磨机（或磨仓）的内径，m；-磨机（或磨仓）的长度，m；-研磨体填充率，%；-研磨体的堆积密度，t/m3； 研磨体级配的意义 钢球直径的大小及其质量的配合称为研磨体的级配。其级配的优劣直接影响磨机的产质量和研磨体的消耗。级配的依据主要根据被磨物料的物理化学性质、磨机的构造以及产品的细度要求等因素确定。物

8、料在粉磨过程中，开始块度较大，需用较大直径的钢球冲击破碎。随着块度变小，需用小钢球粉磨物料，以增加对物料的研磨能力。在研磨体装载量不变的情况下，缩小研磨体的尺寸，就能增加研磨体的接触面积，提高研磨能力。选用钢球的规格与被磨物料的粒度有一定的关系。物料粒度越大，钢球的平均直径也应该大。由此可见，磨内完全用大直径和完全用小直径的研磨体都有不舒适，必须保证既有一定的冲击能力，又有一定的研磨能力，才能达到优质、高产、低消耗的目的。 研磨体级配的原则根据生产经验、研磨体级配一般遵循下述原则。 根据入磨物料的粒度、硬度、易磨性及产品细度要求来配合。当入磨物料粒度较小、易磨性较好、产品细度要求细时，就需加强

9、对物料的研磨作用，装入研磨体直径应小些；反之，当入磨物料粒度较大，易磨性较差时，就应加强对物料的冲击作用，研磨体的球径应较大。 大型磨机和小型磨机、生料磨和小泥磨的钢球级配应有区别。由于小型磨机的筒体短，因而物料在磨内停留的时间也短，所以在入磨物料的粒度、硬度相同的情况下，为延长物料在磨内的停留时间，其平均球径应较大型磨机小（但不等于不用大球）。在磨机规格和入磨物料粒度、易磨性相同的情况下，由于生料细度较水泥粗，加之粘土和铁粉的粒度小，所以生料磨应加强破碎作用，在破碎仓应减小研磨作用。 磨内只用大钢球，则钢球之间的空隙率大。物料流速快，出磨物料粗。为了控制物料流速，满足细度要求，经常是大小球配

10、合使用，减小钢球的空隙率，使物料流速减慢，延长物料在磨内的停留时间。 各仓研磨体级配时，一般大球和小球都应少，而中间规格的球应多，即所谓的“两头小中间大”。如果物料的粒度大，硬度大，则可增加大球，而减少小球。 单仓球磨应全部装钢球，不装钢段；双仓磨的头仓用钢球，后仓用钢段；三仓以上的磨机一般是前两仓装钢球，其余装钢段。为了提高粉磨效率，一般不允许球和段混会使用。 闭路磨机由于有回料入磨，钢球的冲击力由于“缓冲作用”会减弱，因此钢的平均球径应大些。 由于衬板的选使带球能力不足，冲击力减小，应适当增加大球。 研磨体的总装载量不应超过设计允许的装载量。研磨体的级配是针对球磨机而言的（立磨涉及不到这一

11、问题），主要内容包括：各磨仓研磨体的类型、配合级数、球径（最大、最小、平均球径）的大小、不同规格的球（棒、钢段）所占的比例及装载量。级配好后，需进行生产检验，并结合实际情况进行合理的调整。 研磨体材质的选择粉磨水泥有多种材质的钢球可以选择，只要遵循一个原则：单位产品研磨体耗和衬板消耗量最低、综合费用最少。粉磨水泥采用的研磨体材质不同时，单位水泥的研磨体耗成本也不同，见下表。 不同材质钢球的单位球耗及单位水泥相对钢球成本钢球材质单位球耗（g/t水泥）单位水泥相对钢球成本高铬铸铁球77.181.125铬铜铸球138.801.167中锰球磨铸铁球370.001.208低铬合金球120.001.250

12、45mn球200.4.1.467钢段球390.002.438普通a3钢段球832.002.792低碳钢球780.003.121由上表看出，高铬铸球的单位水泥球耗是低碳钢球的77.18/7801/10，单位水泥钢球成本不到低碳钢球的1/2.8。选择研磨体的材质还要考虑其硬度和韧性： 硬度 研磨体的硬度越大肯定就越耐磨。但被磨物料硬度不高时不必过高追求，只要能适应粉磨要求即可。硬度最好不超过hb=500(相当于hrc50)，超过此值时耐磨性提高幅度极小了，水泥磨的钢球硬度易取hrc4555。高铬铸铁球、高铬锻钢球、中锰铸铁球、马氏体球墨铸铁球都能满足要求。 韧性 要保证研磨体在对物料反复冲击下不致

13、碎裂，就要有足够的韧性。同一球径的钢球再大磨机内的冲击功比在小磨的冲击功大，故大磨所用钢球韧性要大。 级配方案中的研磨体最大规格及平均球径 拉祖莫夫公式最大球径： d大=28 平均球径： d平=28 式中，d大、d平配球使用的最大钢球直径和平均钢球直径，mm； d大、d平入磨物料的最大粒径和平均粒径，mm。 我国水泥行业对拉祖莫夫的修正公式在实际生产中发现，用拉祖莫夫公式计算出的d大及d平值偏小，我国水泥行业对该式进行了修正。a.对于闭路磨机的粗磨仓最大球径： d大=28 平均球径： d平=28 式中；d95、d80入磨物料最大粒度，平均粒度mm；以95%、80%通过的筛孔孔径表示；物料的相对

14、易磨性系数；磨机单位容积物料通过量影响系数，根据磨机每小时的单位容积通过量k从表4查出。其中，k=（q+ql）/v（t/hm3） 式中，q磨机小时产量(t/h)；l磨机的循环负荷率（%）v磨机有效容积（m3）。表4 单位容积物料通过量与值的关系(t/m3h)1234567891011121314151.011.021.031.041.051.061.071.081.091.101.111.121.131.141.15b.对于细磨仓则，d大=46 d平= 46 式中，d大、d平细磨仓最大，平均球径，mm；d95、d80细磨仓入口处物料最在大粒度，平均粒度，mm. 邦德计算公式最大球径： d大=3

15、6 式中，d大最大球径，mm ；d80物料粒度，以80%通过量的筛孔直径表示，mm； 入磨物料的密度，kg/m3； 邦德指数，对于生料， =10.57q -磨机适宜工作转速与临界转速之比；即转速比 %；d0磨机的有效内径，m。除上述公式之外,还有奥列夫斯基公式.戴维斯公式,托瓦路夫公式及见克公式等。但我国水泥企业经常用拉祖莫夫公式及修正公式来计算研磨体球径。 我国水泥行业经验公式对于生料磨仓平均球径：d平=1.83d80+57式中，d80喂入石灰石80%通过的筛孔孔径，mm。该式只适用于直径大于2 m的开路磨机，对于闭路磨机，d平可适当加大23mm，且原料中的石灰石为中等硬度。 级配后的混合平

16、均球径计算公式（mm） 式中:d1，d2，dn分别为g1，g2gn钢球质量的直径，mm； g1，g2，gn分别为d1，d2dn直径的钢球质量，t。表5 各种类型磨机的填充率磨机类型值磨机类型值开路长磨或中长磨0.280.35一级闭路长磨0.300.36闭路双仓磨0.300.32二级闭路短磨0.400.45管磨机的仓段0.250.33 研磨体级配方案的制定制定研磨体的级配方案，通常是从第一仓开始（即粗碎仓）。对多仓磨机而言，一仓的钢球组配尤为重要，按照一般交叉级配的原则，亦即上一仓的最小球径决定下一仓的最大球径，依此类推，一仓实际上主导了其它各仓的级配，目前，球磨机一仓有代表性的级配方法有两种，

17、一种是应用最普通的多级级配法，另一是近年来开始采用的二级级配法。 多级配球法多级配球法是一种传统的配球方法，通常选用35种不同规格的钢球进行级配， 其具体的级配步骤是：a.钢球的最大球径根据入磨物料的最大粒度来确定，一般按公式d=28计算，或用d=28 计算，钢球的平均球径也按上述公式计算。b. 确定钢球的级数：也即采用几种规格的钢球进行级配，若入磨物料的粒度变化大则宜选多种规格级配，反之，可少选几种。钢球的级配数可参阅表6级数进行选择。表6 钢球级配数选用表粉磨方式双仓磨级配数三仓磨级配数第一仓第二仓第一仓第二仓第三仓闭 路45（球）23（段）45（球）34（球）12（段）开 路45（球）3

18、4（球）45（球）34（球）34（球）注：当入磨物料的粒度大、硬度高、产品控制指标要求细时，第一仓的级配数易取大值，必要时还可再加上一级配球。c.按照研磨体“中间大，两头小”的配比原则及物料粒度分节特征，设定出每种规格的钢球的组成比例。d.计算配球后混合钢球的平均球径，并与原先用公式确定的钢球的平均球径相比较，若两者偏差较大，则需要新设定各种钢球的组成比例，重新配球，直至两者偏差较小为止。 二级配球法 二级配球法只选用两种直径相差较大的钢球进行级配，大球直径取决于入磨物料的粒度（以物料中占比例较大的物料的粒度来表示），采用公式可计算出要求的最大钢球的直径，小球的直径，取决于大球间空隙的大小，据

19、有关资料介绍，小球直径应为大球直径的1333%，（9） 使用级配选用表来确定钢球级配 经过计算求得钢球的平均球径和最大级球径后，需要确定用几种直径的钢球进行配合时，可以从四级配球四方形图表和三级配球三角形图表种查得。在生产过程中由于入磨物料粒度和易磨性等因素变动较大，因此，钢球级配的平均球径也应该有一个相应的变动范围。在此范围内可采用优选法确定最优配球方案，同时进行一些必要的技术测定然后加以分析比较，得出在一定生产条件下最佳配球方案。（10） 研磨体级配是否合理的检查、判断和调整研磨体级配是否合理，必须在生产实践中进行检验。可根据磨机的操作情况、物料的变化情况（其中主要表现在磨机的产量、磨内物

20、料的流量及磨内存料量几个方面）、生料的细度变化情况及筛析曲线图等进行判断并做适当的调整。 根据磨音判断及调整若球仓钢球冲击声音很强，说明破碎能力强，反之，声音弱，破碎能力也弱。在细磨仓的声音小，说明研磨能力不足，填充率小，可增加研磨体的装载量，直到磨音正常为止。 根据磨机的产质量判断及调整当磨机出现产量低，细度变粗时，可能是由于研磨体装截量不足或磨损过大，此时应增加研磨体或更换研磨体。有时磨机的产量很高，但生料细度较粗，生产上不好控制，这可能由于研磨体冲击力量太强，研磨能力不足，物料的流速又过快所造成的。此时应减少大球，增加小球和钢段，以增加研磨能力。同时减小研磨体的空隙，使物料流速减慢，使物

21、料得到充分的粉磨。当磨机产量低，生料细度细时，可能由于填充率过小，钢球平均球径小，破碎能力不够相反研磨能力过强。此时应增加研磨体装载量和大球量，增加破碎能力，使物料流速加快。 根据磨内物料存料量情况判断及调整根据生产经验，磨机第一仓的钢球应露出半个球于料面为宜。若钢球露的太多，说明球径过大，装载量也过多；反之，则说明平均球径过小，装载量不足。在细磨仓，研磨体上应覆盖着0.0100.020m厚的料层为宜.若存料过厚,说明研磨体填充率小,反之则说明填充率过大。 根据筛析曲线判断及调整研磨体级配的合理性可用筛折曲线来判断。绘制筛析曲线的方法是：在磨机正常喂料的情况下，同时将喂料设备和磨机停下来。分别

22、打开各仓磨门，在磨内沿其轴线方向每隔0.51.0m (或每隔12块衬板)的筒体横截面上的不同部位(如中心、贴壁处等)取几个试样，同时衬板、隔仓板两侧处的物料是必设的取样点，将每一取样截面上不同取样点的式样混合成一个平均试样，装入编好号码的试袋，称量出同样重量（如100克），分别用标准筛进行筛析，测定出细度（如用0.08mm方孔筛筛余量%表示）,记录在筛析记录纸上。并将筛余作为纵坐标，筒体全长为横坐标，把各横截面细度值标注在坐标纸上，将各点用折线连接起来，就形成一条曲折的曲线，该曲线就称为筛析曲线。对于三仓开路磨机，用0.08mm方孔筛对所取式样进行筛析，根据经验第一仓末的细度在5070%范围之

23、内；第二仓末的细度应为3040%，第三仓末（出磨）在10%以下，表明研磨体级配合理。可以看出筛析曲线在第一仓入料端有倾斜度较大的下降趋势，在尾仓接近出磨时一般较平缓。如果在一仓曲线下降不显著，说明第一仓破碎能力不足，应增加大球量；在细磨仓如曲线出现接近水平的线段，表示物料细度变化很小，研磨作用较差，应当调整甚至改变该仓研磨体极配，提高研磨效率。除上述几方面需对研磨体级配进行调整之外，当物料的粒度、硬度、化学成分及矿物组成发生变化时，也应对研磨体级配进行必要的调整。如在定期补球时，根据入磨物料的变化情况，进行调整或清球后重新级配。一般来说；物料的粒度、硬度、化学成分及矿物组成通常影响到物料的易磨

24、性，所以若物料粒度变大，也适当增大第一仓钢球平均球径；若入磨物料硬度大，则应适当调整细磨仓研磨体级配，减小填充率，增大装载量等。（11） 研磨体的补充研磨体是有损耗的，因为只要磨机运转，它们就在不停的与物料，衬板、隔仓板、及“自家兄弟”发生着“武装冲突”，碰撞、摩擦使它们逐渐的消瘦了，有的甚至“肢体残缺”了。这就需要我们每个一定时间补充一定的研磨体，对那些“肢体残缺”的两半球或碎球，要到彻底清仓时把它们清理出“研磨体队伍中”。研磨体的消耗磨机在运转中，由于研磨体之间、研磨体与物料之间、研磨体与衬板和隔仓板之间的不断冲击和摩控，不但使研磨体磨损，而且改变了原来的级配和装载量，如不及时添补新的磨体

25、，就会降低产量和质量。研磨体的消耗量与其本身材料的种类、材质、质量以及物料的性质有关。粗磨仓的消耗比细磨仓大（粉磨水泥比粉磨生料消耗量大），在实际生产中，研磨体磨损降低了5%左右，就要补充了，一般都补充该使用的最大级研磨体。而通过不同方法计算出的研磨体消耗量则作为补充的依据。 研磨体的补充a. 按单位产品研磨体的消耗量补充：这种方法首先要做好统计工作。在每次重新更换研磨体进，把各仓研磨体的装载量以及每隔一段时间向磨内补充的研磨体总量记录下来，然后用这段时间生产的总量以下式计算。= 式中：r单位产品（生料）研磨体消耗量（kg/t物料）；第一次装入磨内研磨体总量，kg；每隔一段时间向磨内补充的研磨体累积质量，kg；清仓时由磨内倒出的研磨体总质量，kg；磨机从装入研磨体到更换研磨